DE1543845B1 - Process for the purification of synthetically produced amino acids - Google Patents
Process for the purification of synthetically produced amino acidsInfo
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Description
verfahren vorgeschlagen worden, jedoch sind diese 10 und Harnstoffderivate, das rohe Glycin Essigsäure undmethod has been proposed, however, these 10 and urea derivatives, the crude glycine and acetic acid
bis jetzt für synthetisch hergestellte wäßrige rohe Aminosäurelösungen, die verschiedene anorganische Salze und organische Zwischenprodukte mit einem Molekulargewicht in der Größenordnung der Aminosäure enthalten, nicht zufriedenstellend gewesen. up to now for synthetically produced aqueous crude Amino acid solutions containing various inorganic salts and organic intermediates with one Molecular weight on the order of the amino acid has not been satisfactory.
Durch die Erfindung wird ein einfaches und wirtschaftliches Verfahren zur Reinigung von Aminosäuren und insbesondere von Methionin durch Elektrodialyse zur Verfügung gestellt, wobei aus einer synthe- Chloressigsäure und das rohe Alanin Aminopropionitril und Dipropionitril.The invention makes a simple and economical one Process for the purification of amino acids and in particular of methionine by electrodialysis made available, with a synthetic Chloroacetic acid and the crude alanine aminopropionitrile and dipropionitrile.
Als Diaphragmen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stark saure, kationenaustauschende
Membranen, die Sulfonsäuregruppen enthalten, und stark basische, anionenaustauschende Membranen
verwendet, die quaternäre Ammoniumgruppen enthalten.
Bei Verwendung der Elektrodialyse mit ionenaus-The diaphragms used in the process according to the invention are strongly acidic, cation-exchanging membranes which contain sulfonic acid groups, and strongly basic, anion-exchanging membranes which contain quaternary ammonium groups.
When using electrodialysis with ion exchange
tisch hergestellten, wäßrigen, rohen Aminosäure eine 20 tauschenden Membranen für die Reinigung von Aminosäure von hoher Reinheit erhalten wird. Weitere Aminosäuren hängt die Leistungsfähigkeit von der Ziele und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens Permselektivität für die Aminosäuren und den angehen aus der folgenden Beschreibung hervor. organischen und organischen Verunreinigungen ab. Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Die Permselektivität wird von verschiedenen Faktoren Reinigung von auf synthetischem Wege hergestellten 25 beeinflußt, z. B. vom pH-Wert, der Temperatur und Aminosäuren, welches dadurch gekennzeichnet ist, Konzentration der zu behandelnden Lösung, der daß eine wäßrige, rohe Aminosäurelösung auf einen Stromdichte und Voltzahl und dem Wassergehalt der dem isoelektrischen Punkt entsprechenden pH-Wert Membran.table-made, aqueous, crude amino acid a 20 exchanging membranes for the purification of High purity amino acid is obtained. More amino acids the performance depends on the Aims and advantages of the method according to the invention permselectivity for the amino acids and the tackle from the following description. organic and organic impurities. The invention accordingly relates to a method for permselectivity is dependent on various factors Purification of synthetically produced 25 affected, e.g. B. the pH value, the temperature and Amino acids, which is characterized by the concentration of the solution to be treated, the that an aqueous, crude amino acid solution to a current density and voltage and the water content of the pH membrane corresponding to the isoelectric point.
eingestellt und bei einer Temperatur von 10 bis 300C Die Temperatur beträgt vorzugsweise 15 bis 25°C.set and at a temperature of 10 to 30 0 C. The temperature is preferably 15 to 25 ° C.
mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,2 bis 30 Die Konzentration der Lösung wird so eingestellt, daßwith a flow rate of 0.2 to 30. The concentration of the solution is adjusted so that
sie unter einem Wert von etwa neun Zehntel der Löslichkeit der Aminosäure bei dem betreffenden pH-Wert und der betreffenden Temperatur liegt, d. h. niedriger ist als die Löslichkeit der Aminosäure.they below a value of about nine tenths of the solubility the amino acid at the pH in question and the temperature concerned, d. H. lower is than the solubility of the amino acid.
einer Überführungszahl über 0,90 für Natriumionen 35 Eine wäßrige Methioninlösung, die in die erste und einer Bruchfestigkeit über 4 kg/cm2 und stark Elektrodialysezone eingeführt wird, enthält z. B. etwaa conversion number above 0.90 for sodium ions 35. An aqueous methionine solution which is introduced into the first and a breaking strength above 4 kg / cm 2 and strong electrodialysis zone contains e.g. B. about
2 bis 7 Gewichtsprozent Methionin und etwa 3 bis 6 Gewichtsprozent anorganische Verbindungen, wie Natriumchlorid und Ammoniumchlorid.2 to 7 percent by weight methionine and about 3 to 6 percent by weight inorganic compounds, such as Sodium chloride and ammonium chloride.
In der zweiten Elektrodialysezone weist die wäßrige Aminosäurelösung den gleichen pH-Wert und die gleiche Temperatur und Konzentration wie in der ersten Elektrodialysezone auf. Am Endpunkt derIn the second electrodialysis zone, the aqueous amino acid solution has the same pH and value same temperature and concentration as in the first electrodialysis zone. At the end point of the
0,3 m3/h · m2 in eine erste Elektrodialyse-Zone eingeführt wird, in der zwischen Anode und Kathode stark saure, kationenaustauschende Membranen mit einem effektiven Widerstand von höchstens 14 Ohm/cm2,0.3 m 3 / h m 2 is introduced into a first electrodialysis zone in which strongly acidic, cation-exchanging membranes with an effective resistance of at most 14 ohms / cm 2 between the anode and cathode,
basische anionenaustauschende Membranen mit einem effektiven Widerstand von höchstens 9 Ohm/cm2, einer Überführungszahl über 0,92 für Chlorionen und einer Bruchfestigkeit über 4 kg/cm2 abwechselnd in gleicher Zahl angeordnet sind, wobei die Stromdichte 1 bis 5 Amp./dm2 beträgt, daß die wäßrige Aminosäurelösung nach Erreichen eines spezifischen Widerstandes von 250 bis 300 Ω · cm mit einer Strömungszweiten Reinigung in der zweiten Elektrodialysezonebasic anion-exchanging membranes with an effective resistance of at most 9 ohms / cm 2 , a transfer number over 0.92 for chlorine ions and a breaking strength over 4 kg / cm 2 are arranged alternately in the same number, with the current density 1 to 5 amps / dm 2 is that the aqueous amino acid solution after reaching a specific resistance of 250 to 300 Ω · cm with a flow second cleaning in the second electrodialysis zone
geschwindigkeit von 0,1 bis 0,2 m3/h - m2 in eine zweite 45 erreicht die Stromdichte 0,01 bis 0,05 Amp./dm2.speed from 0.1 to 0.2 m 3 / h - m 2 in a second 45, the current density reaches 0.01 to 0.05 amp./dm 2 .
Elektrodialysezone eingeführt wird, die der ersten Zone entspricht und in welcher die Stromdichte 0,01 bis 1 Amp./dm2 beträgt, und daß die so erhaltene Lösung nach Erreichen eines spezifischen Widerstandes von 2000 bis 3000 Ω · em sprühgetrocknet wird. Auf diese Weise lassen sich hochgereinigte, kristalline Aminosäuren gewinnen.Electrodialysis zone is introduced which corresponds to the first zone and in which the current density is 0.01 to 1 Amp./dm 2 , and that the solution thus obtained is spray-dried after reaching a resistivity of 2000 to 3000 Ω · em. In this way, highly purified, crystalline amino acids can be obtained.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können organisch präparativ hergestellte neutrale, saure und Das erfindungsgemäße Verfahren kann diskontinuierlich, halbkontinuierlich oder kontinuierlich durchgeführt werden.According to the process according to the invention, organically prepared neutral, acidic and The process according to the invention can be carried out batchwise, semicontinuously or continuously will.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird an Hand der Zeichnung erläutert, die als Fließschema kontinuierlich eine Ausführungsform der Erfindung zeigt. Eine synthetisch hergestellte, wäßrige Aminosäurelösung wird durch ein Gefäß 1 in die erste Elektrodialysevorrichtung A eingeführt, in der die erste ReinigungThe process according to the invention is explained with reference to the drawing, which continuously shows an embodiment of the invention as a flow diagram. A synthetically produced, aqueous amino acid solution is introduced through a vessel 1 into the first electrodialysis device A , in which the first cleaning
basische Aminosäuren gereinigt werden. Beispiele für 55 erfolgt,
geeignete zu reinigende Aminosäuren sind Alanin, Die nach der ersten Reinigung erhaltene wäßrigebasic amino acids are purified. Examples for 55 takes place,
suitable amino acids to be purified are alanine, the aqueous obtained after the first purification
Arginin, Asparagin, Asparaginsäure, Citrullin, Cystein, Aminosäurelösung wird im Kreislauf in das Gefäß 1 Cystin, Dijodtyrosin, Glutaminsäure, Glutamin, Glycin, Histidin, Hydroxylysin, Hydroxyglutaminsäure,Arginine, asparagine, aspartic acid, citrulline, cysteine, amino acid solution is circulated into vessel 1 Cystine, diiodotyrosine, glutamic acid, glutamine, glycine, histidine, hydroxylysine, hydroxyglutamic acid,
zurückgeführt, während ein Teil der Lösung durch ein Gefäß 3 in die zweite Elektrodialysevorrichtung B ge-returned, while part of the solution through a vessel 3 in the second electrodialysis device B is
Hydroxyprolin, Isoleucin, Leucin, Lysin, Methionin, 60 führt wird, in der die zweite Reinigung erfolgt. Die
Norleucin, Ornithin, Phenylalanin, Prolin, Serin, verbrauchte Flüssigkeit aus der ersten Elektrodialyse-Threonin,
Thyroxin, Tryptophan, Tyrosin und Valin.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweiseHydroxyproline, Isoleucine, Leucine, Lysine, Methionine, 60 leads in which the second purification takes place. The norleucine, ornithine, phenylalanine, proline, serine, fluid consumed from the first electrodialysis-threonine, thyroxine, tryptophan, tyrosine and valine.
The inventive method is preferred
vorrichtung A wird in das Gefäß 2 geführt und als Elektroflüssigkeit für die Elektrodialysevorrichtungen A und B verwendet, dann wird sie gereinigt, wäh-device A is led into the vessel 2 and used as the electrofluid for the electrodialysis devices A and B , then it is cleaned, while
dere von Methionin, verwendet. · 65 rend die verbrauchte Flüssigkeit als Auslaßflüssigkeitthose of methionine, are used. · 65 rend the used liquid as the outlet liquid
Präparative organische Verfahren zur Herstellung der Elektrodialysevorrichtung A verwendet wird.Preparative organic method for making the electrodialysis device A is used.
Die in der zweiten Elektrodialysevorrichtung B gereinigte wäßrige Aminosäurelösung wird in das Gs- The purified in the second electrodialysis device B aqueous amino acid solution is in the Gs-
für die Reinigung neutraler Aminosäuren, insbeson-for the purification of neutral amino acids, especially
p g gp g g
von Aminosäuren sind z. B. die Streckersynthese oder die Aminierung von «-Halogencarbonsäuren. Dieof amino acids are e.g. B. the Strecker synthesis or the amination of -halocarboxylic acids. the
3 43 4
faß 3 im Kreislauf zurückgeführt, während aus einem beute von 97 °/0, bezogen auf den Methioningehalt derbarrel 3 is returned in the circuit during a yield of 97 ° / 0, based on the methionine
Teil der Lösung in einem Sprühtrockner 6 Amino- rohen wäßrigen Methioninlösung.Part of the solution in a spray dryer 6 amino crude aqueous methionine solution.
Säurekristalle von hoher Reinheit erhalten werden.Acid crystals of high purity can be obtained.
Methionin auf diese Weise wird z. B. mit einem Rein- Beispiel2Methionine in this way is z. B. with a pure example2
heitsgrad von mindestens 97% gewonnen. 5 Eine aus Monochloressigsäure und Ammoniak her-degree of at least 97% gained. 5 A compound made from monochloroacetic acid and ammonia
Die verbrauchte Flüssigkeit aus der zweiten Elektro- gestellte rohe wäßrige Glycinlösung enthält 2 Gewichtsdialysevorrichtung
wird durch ein Gefäß 4 in ein Ge- prozent Glycin, 6 Gewichtsprozent Ammoniumchlorid,
faß 5 zur Zurückführung der Beschickung geleitet, 0,5 Gewichtsprozent Natriumacetat und Spuren Essigwährend
die verbrauchte Flüssigkeit aus dem Gefäß 4 säure und Monochloressigsäure. Die Lösung wird in
als Auslaßflüssigkeit der Elektrodialysevorrichtung B io der gleichen Weise wie im Beispiel 1 gereinigt, wobei
verwendet und die verbrauchte Flüssigkeit aus dem folgende Behandlungsbedingungen eingehalten werden.
Gefäß 5 gereinigt wird. Ein Teil der Flüssigkeit wird
in das Gefäß 1 zurückgeführt, um die Ausbeute an
Aminosäure zu steigern.The spent liquid from the second electrolyte crude aqueous glycine solution containing 2 weight dialysis machine is passed through a vessel 4 into one percent glycine, 6 weight percent ammonium chloride, barrel 5 for feed recycle, 0.5 weight percent sodium acetate and traces of vinegar during the spent liquid from the vessel 4 acid and monochloroacetic acid. The solution is purified as the discharge liquid of the electrodialysis apparatus B io in the same manner as in Example 1 using and observing the used liquid from the following treatment conditions. Vessel 5 is cleaned. Part of the liquid will
returned to the vessel 1 to increase the yield
Increase Amino Acid.
Die folgenden Beispiele erläutern das erfindungs- 15 gemäße Verfahren.The following examples explain the process according to the invention.
Eine aus /J-Methylmercaptopropionaldehyd durch 20 Streckersynthesen erhaltene rohe wäßrige Methioninlösung weist die folgende Zusammensetzung und den folgenden pH-Wert auf:One from / J-methyl mercaptopropionaldehyde by 20 Crude aqueous methionine solution obtained by Strecker syntheses has the following composition and composition the following pH value:
GewichtsprozentWeight percent
Methionin 2,5 25Methionine 2.5 2 5
5-jS-Methylrnercaptoäthylhydantoin ... 0,055-jS-methylcaptoethylhydantoin ... 0.05
5-/S-Methylmercaptöäthylureid 0,25- / S-methyl mercapto ethyl acid 0.2
Methioninsulf oxyd 0,02Methionine sulfoxide 0.02
NaCl 4NaCl 4
NH6Cl Spur 3<>NH 6 Cl lane 3 <>
H2O RestH 2 O remainder
pH 5,5 Man erhält Glycinkristalle mit einem ReinheitsgradpH 5.5 Glycine crystals with one degree of purity are obtained
von 97 Gewichtsprozent und in 95%iger Ausbeute,of 97 percent by weight and in 95% yield,
Die genannte Lösung wird erfindungsgemäß nach bezogen auf den Glycingehalt der rohen wäßrigen
dem in der Zeichnung dargestellten Fließschema ge- 35 Glycinlösung.
reinigt. Die Lösung wird durch das Gefäß 1 in die Beist)iel3According to the invention, the above solution is based on the glycine content of the crude aqueous glycine solution shown in the flow chart in the drawing.
cleans. The solution is poured through vessel 1 into Beist) iel3
erste Elektrodialysevorrichtung geführt, in der diefirst electrodialysis out in which the
primäre Reinigung erfolgt. Die Temperatur beträgt Eine aus Aminopropionitril hergestellte, rohe, wäß-primary cleaning takes place. The temperature is a crude, aqueous, prepared from aminopropionitrile
30°C5 die durchschnittliche Strömungsgeschwindig- rige Alaninlösung enthält 5 Gewichtsprozent Alanin,
keit 0,3 m3/h · m2 und die Stromdichte zwischen 3 und 4° geringe Mengen Aminopropionitril und Diamino-1
Amp./dm2. Wenn der spezifische Widerstand propionitril, 8 Gewichtsprozent Natriumchlorid und
300 Ohm/cm (25° C) erreicht, ist die primäre Reini- 15 Gewichtsprozent Ammoniumchlorid. Die Lösung
gung beendet, und die Lösung wird durch das Gefäß 3 wird in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 gereinigt,
in die zweite Elektrodialysevorrichtung geführt. In der wobei folgende Behandlungsbedingungen eingehalten
primären Reinigungsstufe sind etwa 95% des Na- 45 werden,
triumchlorids und das gesamte Ammoniumchlorid Erste Reinisuna·
entfernt worden. Als Auslaßflüssigkeit und Elektroden- TT , J, 1·' 1 r» ct\ 30 ° C 5 the average flow rate alanine solution contains 5 weight percent alanine, speed 0.3 m 3 / h · m 2 and the current density between 3 and 4 ° small amounts of aminopropionitrile and diamino-1 amp./dm 2 . When the resistivity reaches propionitrile, 8 weight percent sodium chloride, and 300 ohms / cm (25 ° C), the primary purity is 15 weight percent ammonium chloride. The solution is terminated, and the solution is purged through the vessel 3 in the same manner as in Example 1, fed into the second electrodialysis device. In the primary purification stage, where the following treatment conditions are met, about 95% of the Na- 45 are
triumchlorids and the entire ammonium chloride e tting Reinisuna ·
been removed. As the outlet liquid and electrodes- TT , J, 1 · '1 r » ct \
flüssigkeit wird eine wäßrige l%ige Natriumchlorid- pH der Beschickungslosung.. 6 0liquid becomes an aqueous 1% sodium chloride pH of the feed solution .. 6 0
lösung durch das ««,Ä Elektrodialyse- SSSSL^ * °solution through the ««, Ä electrodialysis- SSSSL ^ * °
vorrichtung zurückgeführt. In der zweiten Elektro- 50 , . ,. . . ni ziu 2device returned. In the second electric 50,. ,. . . ni ziu 2
drallvorrichtung beträgt die Temperatur 30°C, der <J™S g ?lfA'2/H 2swirl device, the temperature is 30 ° C, the <J ™ S g ? lfA'2 / H 2
pH-Wert 5,5, die durchschnittliche Strömungsge- SS wideband *'pH 5.5, the average flow range * '
schwindigkeit 0,15m3/h-m2 und die Stromdichte ^pezmscher Widerstandspeed 0.15m 3 / hm 2 and the current density ^ Pezmscher resistance
zwischen1 und 0,01 Amp./dm2. Die Auslaßflüssigkeit am EndPunkt 200 °£™ξ™ between 1 and 0.01 Amp./dm 2 . The outlet liquid at the end point is 200 ° £ ™ ξ ™
in der Elektrodialysevorrichtung B wird im Kreislauf 55 7 . Ώ . .
durch das Gefäß 4 zurückgeführt, während ein Teil zweite Keinigung:in the electrodialysis device B in the circuit 55 7 . Ώ . .
returned through the vessel 4, while a part of the second no:
der Flüssigkeit durch ein Gefäß 5 im Kreislauf in das P^ der Losung 6,0the liquid through a vessel 5 in the circuit into the P ^ de r solution 6.0
Gefäß 1 geführt und ein Teil der Flüssigkeit gereinigt Behandlungstemperatur 25 CVessel 1 out and some of the liquid cleaned. Treatment temperature 25 C
wird. In den Elektrodialysevorrichtungen A und B be- Durchschnittliche Stromungs-will. In electrodialysis devices A and B, average flow
findet sich die gleiche Elektrodenflüssigkeit. 60 geschwindigkeit ^L· f ,λ ,the same electrode fluid is found. 60 speed ^ L · f, λ ,
Wenn der spezifische Widerstand der Lösung £tromdichte 1 bis 0,05 Amp./dm2 If the specific resistance of the solution is 1 to 0.05 Amp./dm 2
2500 Ohm/cm (25°C) erreicht, ist die sekundäre Reini- Spezifischer WiderstandReaching 2500 ohms / cm (25 ° C) is the secondary purification Resistance
gung beendet, nach der die Lösung 4 Gewichtsprozent am EndPunkt 1700 °Ψ%™ supply ended, after which the solution was 4 percent by weight at the end point 1700 ° Ψ% ™
Methionin, weniger als 0,01 Gewichtsprozent Natrium-Methionine, less than 0.01 percent by weight sodium
chlorid und eine Spur organischer Zwischenprodukte 65 Man erhält Alaninkristalle mit einem Reinheitsgrad enthält. Die Lösung wird in den Sprühtrockner 6 ge- von 95 Gewichtsprozent und in 95%iger Ausbeute, führt. Man erhält Methioninkristalle mit einem Rein- bezogen auf den Alaningehalt der rohen wäßrigen heitsgrad von 97 Gewichtsprozent und in einer Aus- Alaninlösung.chloride and a trace of organic intermediates 65 Alanine crystals with one degree of purity are obtained contains. The solution is in the spray dryer 6 of 95 percent by weight and in 95% yield, leads. Methionine crystals are obtained with a purity based on the alanine content of the crude aqueous degree of 97 weight percent and in an off-alanine solution.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |